Датчики

Датчики (давач, датник, сенсор) – це елементи які сприймають вхідний сигнал (вхідну величину, яка контролюється наприклад тиск, температура, струм, напруга та тощо) і перетворюють його в величину зручну для передачі, зберігання, використовування у системі керування.

Датчик обов’язково містить у своїй конструкції чутливий елемент і часто – перетворювальну частину. Головними ж характеристиками електронних датчиків є їх чутливість і похибка вимірювання.

Класифікація датчиків

Датчики можна класифікувати за багатьма параметрами, але головні з них показані нижче.

Класифікація за методом вимірювання (виду вхідних величин):

Електричні датчики, які перетворюють неелектричні вхідні величини в електричний сигнал, називають генераторними (активними) датчиками. Не потребують зовнішнього джерела живлення. До них відносять: термоелектричні (термопари), індукційні, п’єзоелектричні, вентильні, фотоелементи.

Це такі датчики, у яких зміна вхідної величини датчика викликає зміна будь – якого параметра самого датчика (До них відносяться: контактні, реостатні, тензодатчики, потенціометричні, терморезистори, ємнісні, індуктивні. Параметричні датчики отримують енергію від допоміжного джерела живлення.

Класифікація за видом вхідного сигналу (фізичної величини, що вимірюється):

• Тиску: манометри, вакуумметри, мановакуумметри.
• Т емператури: манометричні термометри, термопари, термометри опору. (Датчик температури)
• Рівня: поплавкові, кондутометричні, ємнісні, радарні, ультразвутові.
• Витрат (витратомір): механічні лічильники витрат, перепадоміри, ультразвукові витратоміри, електромагнітні витратоміри, витратомір коріоліса, вихрові витратоміри.
• Концентрації. (датчик чадного газу)
• Радіоактивності: іонізаційна камера, датчик прямого заряду.
• Положення: кінцеві вимикачі.
• Кутового положення: сельсин.
• Вібрації
• Вологості.
• Фотодатчики (оптичні): інфрачервоний датчик руху, фотодіод.

За видом вихідного сигналу датчики бувають:

Виробляють аналоговий сигнал, пропорційно зміни вхідній величині. Згідно зі стандартами існує три діапазони струмових сигналів: 0 … 5мА, 0 … 20мА і 4 … 20мА.

Виробляють дискретний сигнал послідовність імпульсів. Найпростіший датчик – звичайний механічний контакт: двері відкрили – контакт розімкнувся, закрили – замкнувся. Таким чином, датчики на основі контакту є дискретними або бінарними, мають два положення, замкнутий – розімкнути або 1 і 0.

Датчики, що генерують послідовність імпульсів або двійковий код;

За принципом дії:

• Волоконно-оптичні
• Оптичні (фотодатчики)
• Магнітоелектричний датчик (На основі ефекту Холла)
• П’єзоелектричний датчик
• Тензоперетворювач
• Ємнісний датчик
• Потенціометричний датчик
• Індуктивний датчик

Використання датчиків

Датчики роблять життя людини простішим та безпечнішим, автоматизують банальні та монотонні дії. Наприклад в освітленні – прожектори, світильники які підключаються до датчиків руху або освітлення в опаленні, побутові прилади також мають датчики.

Області використання датчиків дуже різноманітні: промислова техніка, вимірювання і регулювання, робототехніка, автомобілебудування, медична техніка.

Датчик абсолютного тиску у впускному колекторі

Сучасний автомобіль – це дуже складна конструкція. Важливу роль відіграє і датчик абсолютного тиску. З його допомогою проводиться контроль тиску у впускному колекторі. Сигнал, який видає цей пристрій, подається на електронний блок управління. Він обробляється і використовується мікроконтролером для управління подачею палива і повітря в рампу. Ця стаття присвячена датчикам тиску, розглянуті їх різновиди та основні конструкції.

Принцип роботи

Вся начинка інжекторного мотора електронна, присутня безліч датчиків. І якщо якийсь виходить з ладу, починаються проблеми – двигун “троїть”, працює нестійко, а то й зовсім глухне.

Тепер коротко про те, як працює система управління інжекторним мотором. По-перше, системі потрібно знати, яка температура в колекторі (впускному) в певний момент часу. Це необхідно для точного розрахунку маси повітря, що знаходиться в самому колекторі.

По-друге, не варто забувати про те, що під час кожного такту роботи відбувається всмоктування повітря в камери згоряння. За весь цикл двигун споживає певну кількість повітря – об ‘єм, рівний тому, який мають всі чотири циліндри. Отже, все досить просто – є дані про обсяг циліндрів, відома щільність повітря і температура. Залишається одне: провести розрахунок маси повітря, який надходить у кожен циліндр.

Для чого потрібен датчик абсолютного тиску

У цього приладу дві назви, перше ви вже знаєте, а друге – MAP-сенсор. Але тепер – про те, для чого ж потрібні всі ті вимірювання, які були описані в попередньому розділі. Варто обмовитися, що в інжекторних системах впорська вимірювання кількості повітря проводиться занадто складними способами. Тому що простих варіантів немає для проведення таких вимірювань.

Варто зазначити, що використовується всього дві конструкції пристроїв. Існує датчик абсолютного тиску (“” Ланос “” і вітчизняні “” Пріори “” працюють на них), є також диференційні (на японських і американських автомобілях).

Для чого ж необхідно знати блоку управління, скільки повітря споживає мотор? Все дуже просто – в камери згоряння подається не чистий бензин, а в суміші з повітрям (пропорція 14 до 1). Отже, необхідно не тільки приготувати таку суміш, а й змусити мотор працювати ідеально на ній. MAP-сенсор дозволяє вирахувати кількість споживаного повітря і чітко сформулювати імпульси для управління форсунками впорська.

Похибка вимірювань

Варто зауважити, що похибка дуже висока, якщо проводити розрахунок за температурою і тиском. Справа в тому, що в залежності від технічного стану циліндрів і поршнів, розпредвала і клапанів, змінюється споживання повітря. Саме з цієї причини потрібно проводити невелике коригування. Але самостійно не зможе працювати датчик абсолютного тиску повітря. У випускному колекторі проводиться установка датчиків кисню, які аналізують склад вихлопних газів. За даними, отриманими від лямбда-зондів, електронний блок управління вираховує точне споживання повітря і виробляє необхідні коригування.

Де його встановлено

Монтується MAP-сенсор виключно на інжекторних автомобілях на двигуні внутрішнього згоряння. Від штуцера датчика до впускного колектора двигуна є гнучкий трубопровід. З його допомогою відбувається з ‘єднання сенсора і мотора. Зверніть увагу на те, що MAP-сенсор встановлюється завжди, навіть якщо відсутній ДМРВ. Особливо на автомобілях, в яких використовується турбокомпресор. За допомогою датчика проводиться вимірювання надлишкового тиску повітря, який нагнітається за допомогою компресора. Про те, яка найбільш поширена несправність датчика абсолютного тиску, буде розказано нижче.

Диференційні датчики

Існують також диференційні датчики, суть їх роботи буде коротко описана нижче. Вони використовуються для вимірювання кількості газу (повітря). Відмінність від попереднього виду – в конструкції є не один, а два штуцери. Перший з ‘єднаний з впускним колектором, через нього проводиться замір тиску в паливній системі. А ось другий штуцер вимірює параметри атмосферного повітря. На електронний блок управління подається різниця цих двох параметрів. Крім того, датчики дозволяють забезпечити більш якісне згоряння палива – частина відпрацьованих газів повертається у впускну систему. Завдяки цьому досягається те, що в навколишнє середовище потрапляє набагато менше шкідливих сполук.

Види і перевірка

Зверніть увагу на те, що датчик абсолютного тиску у впускному збірці може працювати в різних режимах. Так, на деяких автомобілях марки “” Форд “” використовуються датчики, які функціонують за рахунок зміни частоти напруги, що виробляється. Інші типи пристроїв використовують метод порівнювання показань.

Варто також зазначити, що переконатися в несправності датчика можна тільки в тому випадку, якщо ви проведете його складну діагностику з використанням осциллографу. Потрібно вимірювати декілька параметрів, проаналізувати якість і рівень вихідного сигналу.

А тепер про те, які поломки трапляються у такого приладу, як датчик абсолютного тиску. “” Ланос “” або вітчизняна “” десятка “” – не має значення, симптоми несправності на всіх машинах однакові.

Поломки датчиків

Багато залежить від того, яке програмне забезпечення (прошивка) використовується електронним блоком управління. Якщо датчик абсолютного тиску колектора вийшов з ладу, то найсприятливіший результат – це перемикання ЕБУ в екстрений режим. Двигун починає працювати на усереднених параметрах, які, звичайно ж, не можна назвати ідеальними. Витрата бензину стане вищою, навіть може спостерігатися невелика детонація.

Але найсумніший результат – це повне порушення роботи, неможливість запуску мотора. Варто зазначити, що датчик абсолютного тиску у впускному колекторі – це дуже надійний пристрій, який досить рідко ламається. Найчастіше руйнується гнучкий шланг, який з ‘єднує штуцер і впускний колектор. Варіантів два: трубка або рветься, або ж забивається. У першому випадку допоможе заміна, а в другому можна просто очистити її.

Але ось якщо щось сталося з начинкою датчика, не варто навіть намагатися провести його ремонт. Справа в тому, що цей пристрій дуже складний за своєю конструкцією, і втручання призведе до руйнування. Набагато простіше придбати новий елемент і встановити його. Втім, у сучасних автомобілях велика частина пристроїв – нерозбірного типу, тому при виході з ладу залишається тільки замінювати їх повністю.

Впускний колектор – знімаємо і ремонтуємо самостійно

Навіщо нам знати, як зняти впускний колектор двигуна? Відповідь криється в численних функціях, які виконує дана деталь, нехай навіть побічно, і при її поломки ми ризикуємо зазнати дуже великий дискомфорт. Давайте розберемо все по порядку.

Які функції виконує впускний колектор?

Значення даного елемента не можна недооцінити, адже саме в ньому відбувається зустріч палива і повітря, в результаті чого виходить горюча суміш потрібної консистенції. Також він контролює процес, в якому вона повинна рівномірно розподілитися по всіх циліндрах. А це дуже важливо, тому що тільки тоді буде досягнута максимальна продуктивність двигуна автомобіля. Так що не можна нехтувати такими процедурами, як ремонт, чистка впускного колектора та інше.

Крім того, на ньому кріпляться деякі елементи движка, наприклад, інжекторна паливна апаратура, карбюратор, дросельні заслінки. А вакуум, який в ньому утворюється, є джерелом приводної сили для ряду систем (склоочисники, круїз-контроль, вакуумний підсилювач гальм і т.д.). І в разі виходу з ладу однієї з даних систем, скоріше за все, знадобиться зняття впускного колектора. Розглянемо ж його конструкцію.

Заслінки впускного колектора і інші елементи конструкції

Найчастіше, дана деталь робиться з алюмінієвих сплавів або композиційних пластикових матеріалів і кріпиться на голівці циліндрів з лівого боку. Датчик на впускному колекторі фіксує температуру і тиск, а блок управління, в свою чергу, вираховує, яка в ньому маса повітря. І вже виходячи з цих даних, формуються імпульси, за допомогою яких і здійснюється управління форсунками. Таким чином і відбувається приготування паливно-повітряної суміші заданого складу.

Усередині цієї деталі знаходиться перемикаючий вал і вакуумний елемент, на який через заслінки в патрубок впускного колектора подається розрядження, що виробляється тандемним насосом. Кожен впускний канал ділиться на вихровий і ділянку наповнення. Перемикальний вал, в свою чергу, може перекрити тільки останній, і в цей момент через перший канал відбувається всмоктування. Так швидкість потоку в даному каналі значно збільшується.

Чому може знадобитися ремонт впускного колектора?

Дана деталь має досить складну конструкцію, а значить, і ймовірність виникнення тієї чи іншої поломки значно зростає. Найчастіше, з ладу виходять заслінки, особливо цей вид несправності актуальний для Mercedes. В цьому випадку авто значно втрачає потужність, підвищується витрата палива, погіршується тяга і робота двигуна в цілому. Заслінки колектора виходять з ладу з наступних причин: підвищена температура, низька якості матеріалу, з якого вони зроблені, і поява масляного конденсату. Також з ладу може вийти і клапан управління заслінками впускного колектора.

Головною ознакою того, що масло потрапило у впускний колектор, є підвищений його витрата, іноді він навіть перевищує 1 літр на 1000 км.

У пластикових же деталях досить часто може відбутися відшарування трубки від завихрителя, що провокує появу характерного звуку під час руху (тріск, шум). Цю поломку цілком можна усунути і своїми власними силами. Крім того, може виникнути підсмоктування повітря у впускному колекторі. Дана несправність також відіб’ється на потужності, але додатково до цього ще з’явиться і шум, що нагадує видування, або ж навпаки – подсасиваніе.

Для того щоб виміряти абсолютний тиск у впускному колекторі, існує спеціальний датчик. Він також відповідає і за оптимізацію процесу освіти і згоряння повітряно-паливної суміші. Якщо він виходить з ладу, то ЕБУ, скоріше за все, буде працювати в аварійному режимі, а іноді двигун взагалі може не запуститися. Незважаючи на те, що сучасний датчик тиску у впускному колекторі – пристрій досить надійне, проте, можливі несправності та в ньому.

Знімаємо колектор самостійно

В основному, для ремонту або ж заміни деталі необхідно знати, як демонтувати впускний колектор. В принципі, це завдання не важка, і впоратися з нею можна буквально за 10 хвилин. Знаходимо паливний насос і прибираємо з нього запобіжник, а потім запускаємо мотор. Так впаде тиск в системі, поступово двигун затихне. Після цього можна відключити АКБ і зняти декоративний кожух з мотора. Тепер слід прибрати патрубки від повітряного фільтра і зняти його. Потім слід відкрутити дросельний вузол, але не чіпаючи кріплення заслінки. Ось ви добралися і до колектора.

Далі, у разі відшарування квадратної трубки, необхідно просвердлити в колекторі два отвори (діаметр свердла береться 4 мм) таким чином, щоб через них можна було дістатися до цієї трубки. Потім в ці отвори укручуємо саморізи, фіксуючи її. Заслінки і клапан управління не можна поміняти окремо або ж відремонтувати, тому доводиться купувати і встановлювати нову деталь цілком. Якщо причину поломки знайшли в датчику, то вийшов з ладу елемент потребує заміни.